煤炭学报

作者：张凯, 李晓楠, 暴凯凯, 姜凯升, 王潇芫, 谭栩荧,

关键词：土壤重构, 水盐运移, 煤气化渣, 红泥岩, 毛细水上升,

矿山排土场生态修复是煤矿露天开采面临的重大环境问题，是制约建设绿色露天煤矿的重要因素。土壤重构是排土场生态修复的重要步骤，以新疆为代表的西北煤炭基地，水资源短缺，盐碱化突出，土壤水盐运移是决定土壤重构是否成功的关键指标。目前研究集中在表层土壤重构改善土壤养分促进植物生长，针对保水控盐的功能化土壤重构的研究甚少，对不同土壤重构方式下的水盐运移机制尚不明晰。研究立足新疆煤炭资源禀赋特征，从煤炭循环经济的角度出发，采用能源化工副产物煤气化渣(CGS)作为重构材料，通过毛细水上升–蒸发试验，分析CGS重构后水盐垂向运移和水分供给能力，通过Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线，分析CGS重构后土壤持水能力，研究CGS作为含水层重构材料的可行性。采用煤矿开采伴生岩石矿物红泥岩作为重构材料，通过土柱入渗蒸发试验，分析红泥岩重构后不同土壤深度的水盐变化情况，研究泥岩作为隔水层重构材料的可行性。结果表明，CGS重构改善土壤质地，优化孔隙结构，促进了土壤水盐运移，毛细作用增强，促进了下层水分向上供给，同时也增加了盐分表聚，重构改变土水特征曲线参数，增加了饱和含水量θs，降低了参数a和n，改善了土壤持水性能。CGS添加量越高，细渣质量分数越大，效果越明显。CGS作为重构含水层材料具有可行性。红泥岩黏粒和次生矿物含量高，孔隙结构丰富，物理吸附性良好，重构后0～24 cm深度下土壤含水率高于对照组，蒸发后的盐分在20～24 cm达最高值，红泥岩有效阻隔了盐分上移。红泥岩作为重构隔水层材料具有可行性。研究以期探索出一条适合西部煤炭基地排土场土壤重构模式。

来源：2024年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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